30学时《电路实验》教材封面和正文内容--12版教学大纲概论（精编版）.docx

实验一 直流电路的测试与研究一、实验目的1、学会测量电源内阻及开路电压的方法；2、验证叠加定理与戴维南定理；3、通过实验证明负载上获得最大功率的条件二、原理说明1、叠加定理：性电路中，任一支路电流（或电压）都是电路中每一个独立源单独作用时，在该支路中产生的电流（或电压）的代数和 （图 1-1）图 1— 1当某一独立源单独作用时， 其他独立源应为零值， 独立电压源用短路线替换； 独立电流源用开路替换对实际电源的内阻（或内电导）必须保留在原电路中性电路中， 功率是电压或电流的二次函数，所以， 叠加定理不适用于功率分析与计算2、戴维南定理：任何一个线性有源二端（即一端口）网络，对外部电路而言总可以用一个理想电压源和电阻串联的有源支路来代替如图 1-2，其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压 Uoc，其电阻等于原网络中所有独立电源为零值时的入端等效电阻 Ri 图 1— 28应用戴维南定理时， 被变换的一端口网络必须是线性的， 可以包括独立电源或受控电源，但是与外部电路之间除直接相联系外，不允许存在任何耦合， 例如通过受控电源的耦合或者是互感的耦合等 外部电路可以是线性非线性或时变元 件，也可以是由它们组合成的网络。

3、对于已知的线性有源一端口网络， 其入端等效电阻 Ri 可以从原网络计算得出，也可以通过实验手段测出下面介绍几种测量方法：（1） ）由戴维南定理可知： RU ocI sc因此，只要测出有源一端口网络的开路电压 Uoc 和短路电流 Isc，Ri 就可得出，这种方法最简便，但是，对于不允许将外部电路直接短路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏网络内部的器件 时），不能采用此法2） 测出有源一端口网络的开路电压 Uoc 以后，在端口处接一负载电阻 RL，然后再测出负载电阻的端电压 URL因U RLUocRL ，则入端等效电阻为：Ri Uoc U RL1 RLRi RL（3） 把有源一端口网络中的独立电源置零，然后在端口处加一给定电压 u，测得流入端口的电流 i，则 Ri= U i4、补偿法测量开路电压 UOC该法测量精度较高， 因为测量输出电压时， 有源一端口网络输出电流可以做到为零测量线路如图 1-3 所示，通过调整 R2 或 U2 使电流表的读数为零，此时测得电压表的读数即为 UOC图 1— 3三、实验任务1、叠加定理的验证实验电路如图 1-4U1、U2 分别由两台直流稳压电源提供。

K 1、K2 为两个转换开关，当它们合向 1-1′时，表示电源已接入电路，若 K 1、K 2 合向短路线2-2′侧时，则表示该电源等于零 （即短路）调整 U1=6V，U2=12V，分别测量， U1 单独作用时（ U2=0），电路各支路电流 I 1′I 2′ I3′； U2 单独作用时（ U1=0），电路各支路电流 I1″I 2″ I3″； U1 和 U2 同时作用时，电路各支路电流 I1、I2、I3数据记入自拟表格；电表读数要注 意用物理量的参考、实际方向决定其正负2、有源一端口网络实验图 1— 4（1） 伏安特性及最大功率输出条件实验线路如图 1-5 所示，调整 U1=20V，由小到大改变电阻 RL 阻值，测量有源一端口网络输出电流及电压填入表 1-1 中为保证测量精度，必须将电压表并接在 RL 两端时读取电流， 这样计算的 RL 阻值将包括电压表的内阻在内， 将所测得 U 除以 I 便得 RL 之值2） 用原理说明中 3、4 项的测量方法测量图 1-5 所示被测有源一端口网络的开路电压和等效电阻自拟记录表格3、有源一端口网络的等效电压源——验证戴维南定理利用稳压电源和电阻相串联， 组成一实际电压源， 调整稳压电源的输出电压U=Uoc（第 2 项实验中所测开路电压） ，电阻利用原被测一端口网络的电阻组成， 如图 1-6 所示，依次改变负载电阻 RL 的阻值（如表 1-2 中所示），测量 I 和 U， 填入表 1-2 中。

1K510Ω510Ω图 1— 5表 1-1RL（ Ω 参考值） 0I（ mA ） U （V ）RL =U/I （ Ω ）PL=UI （ W）510Ω1K510Ω图 1— 6表 1-2RL（ Ω 参考值） 0 I（ mA ）U （V ）四、实验设备1、稳压电源2.4V 、2A二台2、直流毫安表0-150 mA一只3、直流电压表4、变阻器0-30V一只一台5、其他元件若干五、实验报告1、实验要求及线路；2、由实验 1 数据验证叠加定理，并与理论计算值进行比较；3、绘制有源一端口网络的伏安特性及 P=f（ RL）关系曲线， 计算 Uoc 和 Ro， 及验证最大的功率匹配条件4、用表 1-1、1-2 数据绘制等效电压源的伏安特性，验证戴维南定理；5、用原理 3、4 中方法测得的 Uoc 及 Ri 与伏安特性法所测得数据列表比较实验三 数字电子仪器使用一、实验目的1、学习使用 DDS 数字信号发生器，初步掌握常用信号输出的调节方法2、学习使用数字存储示波器，初步掌握常用信号参数的观测方法二、设备简介三、实验任务１、调节 DDS 信号发生器使其输出 3MHz 、1.00Vp-p 正弦交流信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、频率 Freq；②自动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、最大值 Vmax、最小值 Vmin 、周期平均值 Mean、平均值 Vmea、周期均方根值（周期有效值） Crms、均方根值（有效值） Vrms、频率 Freq、周期 Prd。

２、调节 DDS 信号发生器，使其输出 50ＫＨ z、500mVp-p 方波信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、频率 Freq；②自动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、最大值 Vmax、最小值 Vmin 、周期平均值 Mean、平均值 Vmea、周期均方根值（周期有效值） Crms、均方根值（有效值） Vrms、频率 Freq、周期 Prd、脉宽 Bwid 、正占空比 +Dut、负占空比 -Dut３、调节 DDS 信号发生器，使其输出 2ＫＨ z、2.00Vp-p 脉冲信号，并用数字示波器测量该信号电压占空比为 30％和 80％时的：①手动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、频率 Freq ；②自动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、最大值 Vmax、最小值 Vmin 、周期平均值 Mean、平均值 Vmea、周期均方根值（周期有效值） Crms、均方根值（有效值） Vrms、频率 Freq、周期 Prd、脉宽 Bwid 、正占空比 +Dut、负占空比 -Dut４、调节 DDS 信号发生器，使其输出 100ＫＨ z、3.00Vp-p 三角波信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、频率 Freq ；②自动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、最大值 Vmax、最小值 Vmin 、周期平均值 Mean、平均值 Vmea、周期均方根值（周期有效值） Crms、均方根值（有效值） Vrms、频率 Freq、周期 Prd。

5、*（选做）调节 DDS 信号发生器，使其输出１ KHz、含有 0.2V 直流偏置分量的 1.00Vp-p 正弦波信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、频率 Freq ；②自动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、最大值 Vmax、最小值 Vmin 、周期平均值 Mean、平均值 Vmea、周期均方根值（周期有效值） Crms、均方根值（有效值） Vrms、频率 Freq、周期 Prd6、（选做） ** 调节 DDS 信号发生器，使其输出１ 00Hz/1Vp-p 、调制深度为30%和 80%的正弦调幅波信号，并用数字示波器：①手动测量该信号电压的最大值 Vmax 、频率 Freq1、Freq2；②自动测量该信号电压的峰峰值 Vp-p、最大值 Vmax、最小值 Vmin 、平均值 Vmea、均方根值（有效值） Vrms7、（选做） *** 调节 DDS 信号发生器， 使其 CH1 输出１ KHz/1Vp-p 、初相位Phase=0o正弦波； CH2 输出１ KHz/2Vp-p 、初相位 Phase=300o或 60o正弦波，并用数字示波器分别手动和自动测定两正弦信号的相位差 Φ角。

8、（选做） **** 用示波器观测正弦交流电路的参数按图 3-1 接线:示波器 CH1通道( 红)C=0.1μF 示波器 CH2通道( 红)函数信号 us R=1k uR发生器示波器接地端示波器CH1、2通道( 黑)图 3-1调节函数信号发生器，使它的输出信号波形为正弦波，信号的频率分别为1KHz 、2kHz、5 kHz，信号的有效值为 1V；用示波器显示波形分别测量电阻 R 上电压 V Rp-p、周期 TR 及 us与 uR 之间的相位差，记入表 3-1 内,并计算出频率和有效值：表 3-1信号频率示波器测量值 计算值us与uR信号波形正弦波(KHz)125uR 的周期（ms）uRp-p (v)之间相位差( )频率(KHz)有效值(v)四、仪器设备DDS 数字信号发生器 1 台数字存储示波器 1 台五、报告要求1、观察到的各个波形分别画在坐标纸上2、结合电路元件参数进行分析讨论3、分析表 3-1 数据，总结：当电路元件参数不变，电路激励信号幅值不变， 改变电路激励信号频率，电路中示波器测量参数变化规律实验四 一阶动态电路时域响应的测试与研究一、实验目的1、学习用示波器观测和研究一阶动态电路时域响应的方法；2、测定 RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应 ,研究其规律和特点；3、测定 RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应 ,研究其规律和特点；4、学习一阶电路时间常数的测量方法，了解电路参数对时间常数的影响；5、了解微分电路和积分电路的特点。

二、原理说明观测一阶动态电路时域响应就是观测电路响应信号随时间变化的曲线 （即波形图）1、RC 一阶电路的零状态响应RC 一阶电路如图 4－1 所示，开关 S 在‘ 1的’位置，ｕ C＝0，处于零状态， 当开关 S 合向‘2的’位置时，电源通过 R 向电容 C 充电，ｕ C（ｔ）称为零状态响应:uc (t )tU S U Set≥ 0ｕC 变化曲线如图 3－2 所示，当ｕ C。